Стволови клетки: видове, приложения и къде са

Стволовите клетки са вид клетки, които се срещат естествено във всички многоклетъчни живи същества и се характеризират с свойството да се диференцират във всеки тип клетка и да се разделят, за да произвеждат повече стволови клетки.

Стволовите клетки са важни отпреди раждането, тъй като в рамките на няколко дни от присъединяването на двете гамети започват да се разделят и умножават създаването на специализирани стволови клетки, които ще дадат началото на различните органи и тъкани на тялото на ембриона.

Значението на стволовите клетки се крие в невероятния им потенциал да развиват и образуват почти всеки тип клетка. Тази способност може да се използва за възстановяване и възстановяване на повредени или унищожени клетки.

Понастоящем се изследва клиничното приложение на стволови клетки при многобройни заболявания като Паркинсон, Алцхаймер или някои вродени състояния. Освен това вече има продукти, основани на стволови клетки, които са започнали да се използват в международен план в ортопедичната медицина.

Стволовите клетки продължават да съществуват при възрастни индивиди, макар и в по-малки количества и с по-малък потенциал, отколкото в ембрионалния етап. Тези стволови клетки присъстват в определени структури като костния мозък, мускулите и мозъка и благодарение на тях увредените клетки могат да бъдат заменени и органите продължават да функционират нормално.

Като цяло може да се каже, че стволовите клетки имат три основни свойства, които ги отличават от останалите клетки:

  • Те могат да се възпроизвеждат за дълги периоди от време.
  • Те не са специализирани.
  • Те могат да се специализират във всеки тип клетка.

Тези свойства ги правят потенциално полезни за лечение на някои заболявания, причинени от износване или дегенерация на някои клетки, такива като невродегенеративни заболявания.

Тези невероятни свойства на стволовите клетки бяха изследвани за първи път само преди 35 години, през 1981 г., когато група изследователи откриха, че е възможно да се извлекат стволови клетки от миши ембрион.

Едва през 1998 г., когато изследванията с мишки могат да бъдат екстраполирани върху хора, когато първите човешки ембрионални стволови клетки бяха извлечени и култивирани in vitro за изследване на тяхното функциониране и свойства. Тези стволови клетки се наричат ​​ембрионални стволови клетки.

През 2006 г. в историята на изследването на стволовите клетки настъпи още един важен момент - група изследователи откриха как някои възрастни клетки могат да бъдат генетично препрограмирани, за да предизвикат стволови клетки, които могат да се специализират в някои видове клетки. Този тип стволови клетки се наричат ​​индуцирана плурипотентна стволова клетка (iPS).

Въпреки че през тези 35 години е постигнат голям напредък в изследванията на стволовите клетки, все още са необходими още изследвания, за да ги опознаем по-добре и да ги използваме при създаването на нови терапии и в изследването на човешкото нормативно развитие.

Видове стволови клетки

Стволовите клетки могат да бъдат категоризирани като цяло, в зависимост от нивото на узряване в ембрионални, фетални, възрастни стволови клетки и индуцирани плурипотентни стволови клетки.

В допълнение, не всички стволови клетки имат един и същ потенциал да се диференцират във всеки тип клетка. В зависимост от вида на клетките, в които могат да се диференцират стволови клетки, може да бъде:

  • Тотипотен (или всемогъщ), ако те могат да бъдат диференцирани във всеки тип клетка. Тези клетки могат да бъдат открити само в морулите (множеството от клетки, които се появяват след обединяването на двете гамети) и, теоретично, в ембрионите, въпреки че все още не е възможно за ембрионалните стволови клетки да развиват и създават всички видове. на клетки.
  • Pluripotent, те са следващата стъпка на totipotent стволови клетки и могат да бъдат диференцирани в почти всеки тип клетки. Ембрионалните клетъчни култури и индуцираните стволови клетки са плурипотентни.
  • Мултипотентен, ако те могат да бъдат диференцирани в голямо разнообразие от клетки, но само тези, които принадлежат към група свързани клетки. Например, мултипотентните клетки на сърцето могат да бъдат диференцирани само в тъкани, които образуват споменатия орган. Тези клетки могат да бъдат извлечени от фетусите.
  • Олигопотенти, ако те могат да бъдат диференцирани в няколко типа клетки, например, за да образуват една и съща тъкан. Възрастните стволови клетки са олигопотентни.
  • Унипотентен, ако те могат да се диференцират само в един тип клетки. Тези стволови клетки се различават от нормалните възрастни клетки, тъй като поддържат репродуктивната си способност за дълъг период от време (преди да се диференцират). Този тип стволови клетки могат да бъдат намерени, например, в някои мускули.

Ембрионални стволови клетки

Ембрионалните стволови клетки се извличат от ембриони. Повечето идват от гамети, които са били оплодени in vitro, а не от бременни жени по естествен път. Теоретично, те са тотипотентни, което означава, че могат да предизвикат всякакъв тип клетки, въпреки че в лабораторията в момента могат да се култивират само някои видове клетки.

След като стволовите клетки се отстранят, се извършва култура, в която клетките и хранителния материал (културална среда) се въвеждат в лабораторно блюдо. В културата клетките растат и започват да се делят, създавайки тънък слой, който се простира по цялата повърхност на плочата.

Културите от стволови клетки не са 100% ефективни, има случаи, когато клетките не растат или се делят. Но когато културата е била ефективна, се вземат групи от стволови клетки и се създават нови популации, които ще продължат да се разделят и започват да се диференцират. Стволовите клетки могат да бъдат замразени и съхранявани по всяко време на процеса.

По време на културата, стволовите клетки могат да се групират и да се специализират спонтанно във всякакъв вид тъкан (мускул, нервна ...). Способността да се специализира е знак, че клетките са запазени в добро състояние, но в идеалния случай процесът на специализация се контролира от изследователи за създаване на специфични клетъчни популации.

За да контролират диференциацията на ембрионални стволови клетки, изследователите модулират химическия състав на културалната среда, квадрата или самите клетки чрез вмъкване на специфични гени.

Чрез множество изследвания са създадени протоколи, които показват кои параметри трябва да бъдат модифицирани и как да го направят, за да създадат специфични клетъчни култури.

В момента трансплантациите на ембрионални стволови клетки не се извършват при хора, тъй като в някои проучвания с животни се наблюдава, че те могат да доведат до развитие на рак. Въпреки това, изследванията продължават и те са много обещаващи за бъдещи лечения.

Фетални стволови клетки

Както подсказва името му, феталните стволови клетки се получават от фетуси (от 10-та седмица на бременността). Тези клетки могат да бъдат намерени в повечето тъкани на плода.

Тези стволови клетки са мултипотентни, т.е. те могат да се диференцират в някои видове клетки, които са свързани например с няколко подобни тъкани, за да образуват един и същ орган.

Възрастни стволови клетки

В някои възрастни тъкани, като кожата, мускулите, червата и костния мозък, съществуват стволови клетки на възрастни, които могат да се размножават и диференцират в клетки в същата тъкан, за да заменят мъртвите или увредените клетки, така че те са олигопетентни. Възрастни стволови клетки могат да бъдат открити и в кръвта на пъпната връв.

Например, в костния мозък има кръвни стволови клетки, които узряват в зрели кръвни клетки (червени кръвни клетки, бели кръвни клетки или тромбоцити).

Изследванията с този тип клетки са много напреднали и в момента се извършват трансплантации на възрастни стволови клетки от костния мозък или кръвта от пъпна връв за лечение на заболявания на кръвта като миелодиспластични и миелопролиферативни синдроми.

Терапевтичният потенциал на други възрастни стволови клетки, такива като мезенхимални клетки, които произвеждат костни, хрущялни и мастни клетки за лечение на болести като артрит, в момента се изследва.

Индуцирани плурипотентни стволови клетки

Индуцираните плурипотентни стволови клетки (iPS) са вече специализирани възрастни клетки (например кожни клетки), които са генетично препрограмирани in vitro, за да имат свойствата на ембрионални стволови клетки.

За препрограмиране на възрастни клетки, те се извличат от възрастни и се отглеждат на плоча, където вирусите, създадени в лабораторията, се вкарват със специфични гени, така че те се интегрират с клетките и променят своята генетична информация.

Въпреки че iPS клетките и ембрионалните клетки споделят много характеристики не са напълно еднакви, тези разлики в момента се изследват, както и нови процедури за създаване на iPS.

Въпреки че са необходими допълнителни изследвания, iPS клетките вече се използват за тестване на ефекта на някои лекарства, открити в клиничните изпитвания и в близко бъдеще се очаква те да бъдат полезни за трансплантация.

Понастоящем не се извършват трансплантации на iPS клетки, тъй като някои изследвания с животни са предизвикали ракови образувания, вероятно поради техниката, използвана за препрограмиране на клетките.

Лечения със стволови клетки

Понастоящем клиничното използване на стволови клетки най-изучено и използвано на практика е трансплантацията на кръвни стволови клетки (хематопоетични) от костния мозък или пъпната връв. Те се използват за лечение на проблеми с кръвта и имунната система, както и за възстановяване на увредените клетки след лечение с химиотерапия или лъчетерапия.

Всяка година в Европа повече от 26 000 души се лекуват с трансплантация на хематопоетични стволови клетки всяка година. Заболяванията, които понастоящем могат да бъдат лекувани с трансплантация, са:

  • Левкемии и линкове, като:
    • Остра миелогенна левкемия.
    • Остра лимфобластна левкемия.
    • Хронична миелогенна левкемия
    • Хронична лимфобластна левкемия.
    • Ювенилна миеломоноцитна левкемия.
    • Ходжкин лимфом.
    • Неходжкинов лимфом.
  • Заболявания, свързани с костния мозък, като:
    • Тежка апластична анемия.
    • Анемия на Фанкони.
    • Пароксизмална нощна хемоглобинурия.
    • Аплазия на чисти червени кръвни клетки.
    • Вродена тромбоцитопения / амегакариоцитоза.
    • Миелопролиферативно и миелодиспластичен синдром.
    • Множествен миелом
  • Наследствени заболявания на имунната система, като:
    • Тежък комбиниран имунен дефицит.
    • Синдром на Wiskott-Aldrich.
  • Хемоглобинопатии (заболявания на червените кръвни клетки), като:
    • Бета таласемия майор.
    • Болест на сърповидно-клетъчни клетки
  • Наследствени метаболитни заболявания, като: \ t
    • Болест на Krabbe
    • Синдром на Хърлър.
    • Адренолевкодистрофия.
    • Метахромна левкодистрофия.
  • Други състояния и рак.

Друго приложение на трансплантациите на стволови клетки са присадки на кожата. Това приложение е може би най-старото, тъй като е било използвано преди наистина да разбере как работят стволовите клетки.

Кожните присадки обикновено се извършват само в екстремни случаи, при които лицето е повредило големи области на кожата, например, от тежко изгаряне.

Първият кожен трансплантант е извършен през 1970 г. и оттогава техниката се усъвършенства, въпреки че все още предстои дълъг път, тъй като в момента присадената кожа не е в състояние да развие космените мускули или потните жлези.

Последното приложение на стволовите клетки, одобрени в Европа, е Holoclar, лечение за отстраняване на щетите, които роговицата може да е претърпяла, независимо дали става дума за рани или изгаряния.

Процедурата се състои в отстраняване на малка част от лимбалните клетки в добро състояние, отговорни за възстановяването на роговицата и култивирането им в лабораторията, докато образуват тънък рогов слой, който може да бъде трансплантиран в окото на пациента.

Други възможни приложения на стволови клетки се изследват в клинични проучвания. Основните приложения в изследванията са регенерацията на тъканите и органите, лечението на сърдечно-съдови заболявания и лечението на мозъчни заболявания.

Използването на стволови клетки за регенерация на тъкани и органи е може би най-изученото им приложение. Ако от стволовите клетки са създадени органи или тъкани, те могат да бъдат трансплантирани на хора, които се нуждаят от тях, всъщност първият бъбрек със стволови клетки вече е създаден и резултатите са обещаващи.

Резултатите, получени в изследването на използването на стволови клетки при лечението на сърдечносъдови заболявания, също са много окуражаващи.

През 2013 г. група изследователи от общата болница в Масачузетс (САЩ) създават кръвоносни съдове за части от човешки стволови клетки, които са имплантирани в мишки и функционират правилно. В момента изследването продължава и те се опитват да го прилагат без риск за хората.

Използването на стволови клетки за лечение на мозъчни заболявания като болестта на Паркинсон или Алцхаймер се изследва чрез използване на ембрионални стволови клетки поради техния потенциал за диференциация. Резултатите изглеждат обещаващи, въпреки че проучванията все още са на много ранен етап.

Изследването на стволовите клетки се извършва не само за лечение на болести, но и за познаване на нормалното развитие на здравите клетки и за по-добро разбиране на някои процеси като клетъчно делене и диференциация.